CN107023087B - 一种防火性能优异的真空绝热板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，所述高阻气膜袋封装于芯板外侧，所述芯板包括芯料及包覆材料，所述包覆材料封装于芯料外侧，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为25‑150 g/m2，有机胶含量质量分数为6‑25%；高阻气膜袋的总燃烧热值为2.0‑3.9 MJ/m2，构成高阻气膜袋的薄膜的总层数≤6。本发明的防火性能优异的真空绝热板通过控制无机棉毡的面密度、有机胶含量以及高阻气膜袋中起热封作用的薄膜的厚度、薄膜总层数、高阻气膜总燃烧热值，使真空绝热板具有防火性能优异、阻燃效果好、耐穿刺强度高、保温效果好、压制压力低且压制时间短、不易开裂、涂覆砂浆后养护时间短的优点。

Description

一种防火性能优异的真空绝热板及其生产方法
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，具体涉及一种防火性能优异的真空绝热板。
背景技术
目前建筑外墙保温所用的材料分为A级保温材料和B级保温材料，A级保温材料的防火性能好，但其保温性能、耐水性能、耐穿刺性能等都低于B级保温材料，并且存在价格高、施工工艺复杂、寿命短等问题。目前，燃烧性能能够达到A级的高效保温材料主要就是无机棉质的保温材料，主要有各类岩棉、矿棉、玻璃棉制品的板材保温材料；而B级保温材料具有成本低、保温性能好、施工工艺成熟的优点，但其耐热性能差、易燃烧，燃烧时不仅会释放出大量的有毒烟气，而且能够加速大火的蔓延。真空绝热板是一种由填充芯材与真空保护表层复合而成的真空保温材料，能有效地避免空气对流引起的热传递，具有环保和高效节能的特性；但其也存在着诸如耐穿刺强度低、防火性能有待提高的问题。并且现有的真空绝热板在采用粉质二氧化硅作为芯料时通常采用聚丙烯材质的无纺布作为芯料的包覆材料以防止其污染包覆材料外起到阻气和热封作用的高阻气膜袋。
申请号为201210187111.9的中国专利公开了一种新型真空绝热板的生产方法，其使用的芯料包覆材料为阻燃型无纺布、高阻气膜袋由外侧的防护层与内侧的密封层复合组成，所述的密封层包括铝箔、聚酯薄膜、尼龙薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇薄膜、乙烯- 醋酸乙烯共聚物薄膜、聚乙烯醇薄膜、尼龙薄膜、乙烯/ 乙烯醇共聚物薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚丙烯的一种或一种以上复合而成；所述高阻气膜袋最外侧的保护层由玻纤布、无纺布、碳纤维织布、玄武岩纤维布、陶瓷纤维布的一种或一种以上复合而成。但上述技术方案制备得到的真空绝热板的防火性能、阻燃效果不够优异，且并未公开其涂覆砂浆后的养护时间。
申请号为201110443025.5的中国专利公开了一种保温板及其制备方法，包括芯材以及封装芯料的封装体；芯材包括粉末压制层，以及位于粉末压制层两面的玻璃棉毡；粉末压制层由保温粉体压制成型，保温粉体包括微硅粉、吸水剂及纤维，封装体为铝箔，还包括粘附在封装体外的纤维网格布。但上述技术方案需要将保温粉体在压力850-1250kPa的条件下，压制28-32秒得到粉末压制层，其所需要的压力高达8.5-12.5个大气压，对设备的要求极高，其生产成本较高、不环保。
因此，建筑保温材料领域需要研究开发一种耐穿刺强度高、防火性能优异、阻燃效果好、保温效果好、压制压力低且压制时间短、涂覆砂浆后养护时间短且不易开裂的真空绝热板。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的真空绝热板，具有防火性能优异、阻燃效果好、耐穿刺强度高、保温效果好、压制压力低且压制时间短、涂覆砂浆后养护时间短且不易开裂的优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，所述高阻气膜袋封装于芯板外侧，所述芯板包括芯料及包覆材料，所述包覆材料封装于芯料外侧，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为25-150 g/m2，有机胶含量质量分数为6-25%。
进一步地，所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅20-50份、气相二氧化硅10-50份、气凝胶10-28份、无机纤维5-8份；
或所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅20-50份、气相二氧化硅10-50份、气凝胶10-28份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份；
或所述芯料按重量份包括微硅粉20-50份、沉淀法二氧化硅10-50份、气相二氧化硅10-28份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份；
或所述芯料按重量份包括微硅粉10-28份、气相二氧化硅10-60份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份。
真空稳定剂主要用来吸附板内的气体及水蒸气，以维持真空度，比如氧化物、活性炭、金属合金等常用作真空稳定剂。
进一步地，所述无机棉毡的燃烧热值为0.1-0.5 MJ/m2。
进一步地，所述无机棉毡由超细玻璃棉、硅酸铝纤维、碳酸钙纤维、石头纸中的一种或多种组成。
进一步地，所述无机棉毡厚度≤1mm；
再进一步地，所述无机棉毡厚度≤0.5mm。
进一步地，所述高阻气膜袋由玻纤布、水泥砂浆膜、无机纤维膜、PA膜、PET膜、镀铝PET膜、铝箔膜、CPP膜和PE膜中的一种或几种构成。
再进一步地，所述高阻气膜袋厚度≤2mm；
再进一步地，所述高阻气膜袋厚度≤0.5mm。
进一步地，所述高阻气膜袋包括起热封作用的薄膜，所述起热封作用的薄膜的厚度为30-100 μm。
进一步地，所述高阻气膜袋由起保护作用的薄膜、起阻隔作用的薄膜、起热封作用的薄膜构成，其中，玻纤布、水泥砂浆膜、无机纤维膜具有保护作用，PA膜、PET膜、镀铝PET膜、铝箔膜具有阻隔作用，CPP膜和PE膜具有热封作用。
再进一步地，所述高阻气膜袋的薄膜总层数≤6。
所述高阻气膜袋包括水泥砂浆膜、玻纤布、无机纤维膜中的至少一种，PA膜、PET膜、镀铝PET膜、铝箔膜中的至少一种，CPP膜和PE膜中的一种。
再进一步地，所述高阻气膜袋的薄膜总层数为5或6；
再进一步地，所述高阻气膜袋的总燃烧热值为2.0-3.9 MJ/m2。
本发明还公开了上述防火性能优异的真空绝热板的制备方法，具体包括如下步骤：
1）配料：将按照重量份计算的各原料充分混合得到芯料；
2）烘干：将芯料烘干至含水率0.5%以下；
3）成型：步骤2）得到的烘干后的芯料加压成型并切割，包裹无机棉毡得到芯板；
4）封装：步骤3）得到的芯板置入高阻气膜袋内抽真空，封口得到产品；
进一步地，步骤2）的烘干温度为60-120℃；
进一步地，步骤3）加压的压力为300-800 kPa，加压时间为10-25s，加压成型后的芯料厚度为5-10mm；
再进一步地，步骤3）加压成型后的芯料厚度为5-8mm；
进一步地，步骤4）抽真空的真空度为0.02-20 Pa；
进一步地，步骤2）中的烘干可将芯料烘干后进行分散或分散芯料后进行烘干或芯料成型后进行烘干或芯料包裹无机棉毡制成芯板后进行烘干。
本发明方法具有如下优点：
本发明的真空绝热板具有防火性能优异、阻燃效果好、耐穿刺强度高、保温效果好的优点。
本发明的技术方案通过控制无机棉毡的面密度、有机胶含量以及高阻气膜袋中起热封作用的薄膜的厚度、薄膜总层数、高阻气膜总燃烧热值，改善了以往有机材料添加阻燃剂或无机材料封装时阻隔粉末效果差的情况，改变了高阻气膜袋的各层的组成成分；本发明所使用的上述材料产生了协同作用，降低了使用上述材料制备得到的真空绝热板的导热系数、燃烧热值，提高了穿刺强度及防火、阻燃性能。
本发明的技术方案中芯材用的是二氧化硅等粉料，本身就是一种良好的吸气干燥剂，在使用无机棉毡作为包覆材料的情况下也可不使用真空稳定剂。本发明通过使用面密度为25-150 g/m2、有机胶含量质量分数为6-25%的无机棉毡和薄膜层数≤6、燃烧热值为2.0-3.9 MJ/m2的高阻气膜袋创造性的降低了真空绝热板的导热系数、燃烧热值，上述两种材料配合使用有效提高了真空绝热板的耐穿刺性能，而现有技术中并无教导使用上述两种材料可以降低真空绝热板的导热系数、燃烧热值以及提高其耐穿刺性能、涂覆砂浆后的养护时间。而采用本发明配方的高阻气膜袋有效的提高了保温板的韧性，其对于涂覆于表面的水泥砂浆具有半渗透功能，在构成薄膜的层数少于现有技术的七层薄膜的情况下，仍可以有效提高真空绝热板与砂浆的结合强度并且使得真空绝热板不易脱落，极大地增强了安全性能，并减少了真空绝热板表面涂覆砂浆后养护的时间和开裂的可能性。
本发明的申请人创造性地使用了通常作为芯料或层状芯料外层的无机棉毡作为芯料的包覆材料，使得保温芯料粉体的压制压力、压制时间降低，对芯料的原材料的要求如粒径、粉体密度等降低，从而可以使用由回收工业废料、建筑材料等制备得到的微硅粉、二氧化硅粉作为芯料的原材料，并且与市面上现有材料相比能够在粉体密度更低、保温板重量更轻的情况下达到更高的防火保温效果，能够降低生产、运输成本，且较为环保；并且相对于无纺布等包覆材料无机棉毡具有即使在芯料粉体压得不实、芯料粉体密度较低即芯料粉体密度≤0.35g/cm3的情况下芯料粉体也不易污染阻气膜袋的优点，当外层阻气膜袋破裂而漏气的时候由于有无机棉毡包覆材料的包覆而使得芯料膨胀率降低、不易变形，其保温性能受影响较小。
附图说明
图1为本发明的真空绝热板的剖面图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋3，高阻气膜袋3封装于芯板外侧，芯板包括芯料1及包覆材料2，包覆材料2封装于芯料1外侧，所述包覆材料2为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为50g/m2，有机胶含量质量分数为10%，燃烧热值为0.17MJ/m2；所述高阻气膜袋3的总燃烧热值为3.05 MJ/m2。
所述芯料1按重量份包括沉淀法二氧化硅20份、气相二氧化硅50份、气凝胶10份、无机纤维8份和真空稳定剂0.7份。
所述无机棉毡由超细玻璃棉制成的玻璃纤维棉毡。
所述高阻气膜袋3由水泥砂浆膜、玻纤布、PET膜、PA膜、铝箔膜、PE膜复合构成；其中PE膜起热封作用，其厚度为50μm。
上述防火性能优异的真空绝热板的制备方法具体步骤如下：
1）配料：将所述配方按重量分数计算的材料投入混合机进行充分混合，制备芯料；
2）烘干：将芯料烘干后进行分散，烘干温度控制在60℃，直至物料的含水率达到0.5% 以下，停止烘干；
3）成型：将得到的芯料投入模具中，将模具放入压制机中对芯料在300 kPa的条件下加压25s成型，将模具取出，得到的成型芯料板厚度为7mm，再用切割锯将成型芯料切割成合适尺寸，包裹0.2mm厚的无机棉毡，得到建筑用真空绝热板芯板；
4）封装：将芯板置入0.2mm厚的高阻气膜袋内抽真空，真空度为20Pa，然后封口。
实施例2
一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，高阻气膜袋封装于芯板外侧，芯板包括芯料及包覆材料，包覆材料封装于芯料外侧，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为40g/m2，有机胶含量质量分数为10%，燃烧热值为0.15MJ/m2；所述高阻气膜袋的总燃烧热值为2.94 MJ/m2。
所述芯料按重量份包括微硅粉20份、沉淀法二氧化硅50份、气相二氧化硅10份、气凝胶28份、无机纤维5份和真空稳定剂4.2份。
所述无机棉毡为硅酸铝纤维棉毡。
所述高阻气膜袋由水泥砂浆膜、玻纤布、PA膜、镀铝PET膜、PE膜复合构成；其中PE膜起热封作用，其厚度为40μm。
上述防火性能优异的真空绝热板的制备方法具体步骤如下：
1）配料：将所述配方按重量分数计算的材料投入混合机进行充分混合，制备芯料；
2）烘干：将芯料烘干后进行分散，烘干温度控制在120℃，直至物料的含水率达到0.5% 以下，停止烘干；
3）成型：在模具底部放置尺寸合适的包覆用无机棉毡，将得到的芯料投入尺寸合适的模具中，将模具放入压制机中在压力为800 kPa的条件下对芯料加压10s成型，将模具取出，得到压制成型的芯料的厚度为7mm，在压制成型的芯料外侧包覆0.2mm厚的无机棉毡，即得到建筑用真空绝热板芯板；
4）封装：将芯板置入0.2mm厚的高阻气膜袋内抽真空，真空度为0.02Pa，然后封口。
实施例3
一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，高阻气膜袋封装于芯板外侧，芯板包括芯料及包覆材料，包覆材料封装于芯料外侧，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为60g/m2，有机胶含量质量分数为15%，燃烧热值为0.28MJ/m2；所述高阻气膜袋的总燃烧热值为3.27MJ/m2。
所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅40份、气相二氧化硅20份、气凝胶25份、无机纤维5份和真空稳定剂2份。
所述无机棉毡为碳酸钙纤维棉毡。
所述高阻气膜袋由无机纤维膜、玻纤布、PA膜、镀铝PET膜、CPP膜复合构成；其中CPP膜起热封作用，其厚度为60μm。
上述防火性能优异的真空绝热板的制备方法具体步骤如下：
1）配料：将所述配方按重量分数计算的材料投入混合机进行充分混合，制备芯料；
2）烘干：将芯料烘干后进行分散，烘干温度控制在80℃，直至物料的含水率达到0.5% 以下，停止烘干；
3）成型：在模具底部放置尺寸合适的包覆用无机棉毡，将得到的芯料投入尺寸合适的模具中，将模具放入压制机中在压力为500 kPa的条件下对芯料加压25s成型，将模具取出，在压制成型的厚度为7mm的芯料外侧包覆0.2mm厚的无机棉毡，即得到建筑用真空绝热板芯板；
4）封装：将芯板置入0.2mm厚的高阻气膜袋内抽真空，真空度为10Pa，然后封口。
实施例4
一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，高阻气膜袋封装于芯板外侧，芯板包括芯料及包覆材料，包覆材料封装于芯料外侧，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为110g/m2，有机胶含量质量分数为20%，燃烧热值为0.51 MJ/m2；所述高阻气膜袋的总燃烧热值为3.15MJ/m2。
所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅30份、气相二氧化硅30份、气凝胶20份、无机纤维7份。
所述无机棉毡由石头纸制成。
所述高阻气膜袋由玻纤布、PA膜、镀铝PET膜、铝箔膜、PE膜复合构成；其中PE膜起热封作用，其厚度为40μm。
上述防火性能优异的真空绝热板的制备方法具体步骤如下：
1）配料：将所述配方按重量分数计算的材料投入混合机进行充分混合，制备芯料；
2）烘干：将芯料烘干后进行分散，烘干温度控制在60-120℃，直至物料的含水率达到0.5% 以下，停止烘干；
3）成型：在模具底部放置尺寸合适的包覆用无机棉毡，将得到的芯料投入尺寸合适的模具中，将模具放入压制机中在压力为600 kPa的条件下对芯料加压15s成型，将模具取出，在压制成型的芯料外侧包覆0.2mm厚的无机棉毡，即得到建筑用真空绝热板芯板；
4）封装：将芯板置入0.2mm厚的高阻气膜袋内抽真空，真空度为15Pa，然后封口。
实施例5
实施例1-4使用的芯料包覆材料、高阻气膜袋的性能参数见表1-2：
表 1 真空绝热板芯料包覆材料的防火性能测试结果
表 2 真空绝热板高阻气膜袋的防火性能测试结果
实施例1-4制备得到的真空绝热板与参照例（参照例使用以阻燃型无纺布作为芯料包覆材料，以玻纤布、第一铝箔层、PET层、第一尼龙层、第二铝箔层、第二尼龙层压制成为高阻气膜袋的真空绝热板）的真空绝热板的各项性能测试参数见表3：
表3 真空绝热板性能测试结果
*涂覆砂浆水泥工艺：在温度20±3℃、湿度60%-80%下养护，养护期间试件彼此间隔不少于10mm。
由表1-3可以看出，实施例1-4制备得到的真空绝热板的导热系数、燃烧热值均明显低于参照例制备得到的真空绝热板，而穿刺强度明显高于后者且高于所使用的包覆材料和高阻气膜袋的加和，实施例1-4所使用的高阻气膜袋在薄膜层数少于参照例所使用的高阻气膜袋的情况下仍具有很好的穿刺强度，并降低了涂覆水泥砂浆后的养护时间。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种防火性能优异的真空绝热板，包括芯板以及高阻气膜袋，所述高阻气膜袋封装于芯板外侧，所述芯板包括芯料及包覆材料，所述包覆材料封装于芯料外侧，其特征在于，所述包覆材料为无机棉毡，所述无机棉毡的面密度为25-150 g/m2，有机胶含量为6-25%。
2.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅20-50份、气相二氧化硅10-50份、气凝胶10-28份、无机纤维5-8份；
或所述芯料按重量份包括沉淀法二氧化硅20-50份、气相二氧化硅10-50份、气凝胶10-28份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份；
或所述芯料按重量份包括微硅粉20-50份、沉淀法二氧化硅10-50份、气相二氧化硅10-28份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份；
或所述芯料按重量份包括微硅粉10-28份、气相二氧化硅10-60份、无机纤维5-8份和真空稳定剂0.7-4.2份。
3.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述无机棉毡的燃烧热值为0.1-0.5 MJ/m2。
4.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述无机棉毡由超细玻璃棉、硅酸铝纤维、碳酸钙纤维、石头纸中的一种或多种组成。
5.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述高阻气膜袋由玻纤布、水泥砂浆膜、无机纤维膜、PA膜、PET膜、镀铝PET膜、铝箔膜、CPP膜和PE膜中的几种构成。
6.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述高阻气膜袋包括起热封作用的薄膜，所述起热封作用的薄膜的厚度为30-100 μm。
7.如权利要求5或6任一项所述的一种防火性能优异的真空绝热板，其特征在于，所述高阻气膜袋的总燃烧热值为2.0-3.9 MJ/m2；构成高阻气膜袋的薄膜的总层数≤6。
8.如权利要求1所述的一种防火性能优异的真空绝热板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）配料：将按照重量份计算的各原料充分混合得到芯料；
2）烘干：将芯料烘干至含水率0.5%以下；
3）成型：步骤2）得到的烘干后的芯料加压成型并切割，包裹无机棉毡得到芯板；
4）封装：步骤3）得到的芯板置入高阻气膜袋内抽真空，封口得到产品。
9.如权利要求8所述的一种防火性能优异的真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤2）的烘干温度为60-120℃。
10.如权利要求8所述的一种防火性能优异的真空绝热板的制备方法，其特征在于，步骤4）抽真空的真空度为0.02-20 Pa。
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